Строительные материалы

Рис. 3    Схема работы кашировальной машины: 1- размоточное устройство, 2- накопитель,3- отсасывающее устройство, 4- узел нанесения клея, 5, 6- размотчики, 7 - кашировальный узел,8- гуммированные ролики, 9 - кашировальный узел, 10 - каландровый узел, 11- роликовый конвейер, 12- охлаждающее устройство, 13- устройство для обрезки кромок, 14- намоточное устройство.

Экструзией (для термопластичных полимеров) называется операция, при которой изделиям из пластмасс придают определенный профиль путем продавливания нагретой массы через мундштук (формообразующее отверстие). Методом экструзии получают профильные (погонажные) строительные изделия, трубы (рис.5   ), листы, пленки, линолеум, и многие другие Размеры поперечного сечения изделий, изготовляемых методом экструзии, лежат в большом интервале: диаметр труб 5-250 мм, ширина листов и пленок 0,3-1,5 м, толщина 0,1-4 мм. Экструзионными машинами пользуются также для смешения композиций и гранулирования пластмасс. Применяются экструзионные машины двух типов: шнековые с одним или несколькими шнеками и шприц-машины. Наибольшее распространение нашли шнековые, или червячные, экструдеры (рис 4 ). Рабочим органом машины является винт (червяк), который осуществляет перемешивание массы и продвижение ее через профилирующую головку (дорн). В машину масса подается в виде гранул, бисера или порошка. Размягчение материала происходит за счет тепла, поступающего от обогревателей, которые устанавливаются в нескольких зонах (рис. 4  ).

 

 

Рис.  4    Схема работы экструзионной машины: 1 - загрузочный бункер; 2 - шнек; 3 - головка; 4 - калибрующая насадка; 5 - тянущее устройство; 6 - дорн; 7 - фильтр.

 

 

Рис  5  . Производство труб методом экструзии: 1 - литьевая машина, 2 - калибровочная машина, 3 - охлаждающая ванна, 4 - вытяжное устройство,5 - пила, 6 - площадка для укладывания

 

Прессованием называют способ формования изделий в обогреваемых гидравлических прессах. Различают формование в пресс-формах (рис.6) - при изготовлении изделий из пресс- порошков и плоское прессование в многоэтажных прессах - при изготовлении листовых материалов, плит и панелей. Прессование применяется преимущественно при переработке термореактивных полимерных композиций (фенопласты, аминопласты и др.).

Рис 6.  Схема штампования (пресс-формования): а) загрузка пресс-материала; б) смыкание формы и прессование; в) выталкивание изделия; 1 - пресс-материал; 2 - обогреваемая матрица пресс- формы; 3- обогреваемый пуансон; 4 - ползун пресса; 5 - электрообогреватель; 6 - изделие; 7 - выталкиватель.

Для прессования строительных листовых материалов и панелей применяют многоэтажные гидравлические прессы усилием от 10 до 50 т, обогреваемые подогретой водой или паром. Прессование на многоэтажных прессах складывается из следующих операций: подготовка пакетов (пропитка (под давлением) сушка (т=80-90 для удаления воды и растворителей), обрезка, сборка), загрузка пресса, смыкание плит, тепловая обработка под давлением (т=135-140, р=15-16МПа), снятие давления, разгрузка. Методом плоского прессования формуют древесно-стружечные плиты, бумажные слоистые пластики, текстолиты, древесно-слоистые пластики (на основе древесного шпона), трехслойные клееные панели. В пресс-формах изготовляют детали санитарно-технического и электротехнического оборудования, детали для отделки встроенного оборудования, оконные и дверные приборы, детали строительных машин и механизмов, плитки для полов алкидные или ПВХ (изготавливают из нескольких слоев пленок, полученных каландрированием, т=100-150, обладают  высокой износостойкостью), отделочные панели из ПВХ (рельефные).

 

Промазыванием называется операция, при которой пластическая масса в виде раствора, дисперсии или расплава наносится на основание - бумагу, ткань, войлок, разравнивается, декоративно обрабатывается и закрепляется. Сущность заключается в следующем: отдозированные компоненты подвергаются смешиванию в смесительных установках, а затем приготовленная полимерная масса поступает в бункер промазочной машины, и с помощью питателя наносится на тканевую основу, которая движется непрерывной лентой из рулона. Лента с полимерной массой сглаживается и калибруется по высоте с помощью калибрующих ножей и подается в тепловую камеру для размягчения полимерного слоя и лучшего сцепления его с основанием (т=260, время 7-13 мин.) (изоплен - верх ПВХ, низ-бумага,  промазной ПВХ линолеум (рис  7  ).

 

Рис  7 . Схема производства промазного ПВХ  линолеума на тканевой подоснове:

1 - смеситель для приготовления линолеумной пасты; 2 - дозатор; 3 - смеситель для предварительного перемешивания основных составляющих линолеумной пасты; 4 - краскотерка; 5 - подоснова; 6 - электроплита для подогрева подосновы; 7 - грунтовальный станок с паклями; 8 - терможелировочная камера; 9 - каландр; 10 - барабанный охладитель; 11 - станок для обрезки кромки и раскроя; 12 - рулон готового линолеума.

 

Пропитка состоит в окунания основы (ткани, бумаги, волокон) в пропиточный раствор с последующей сушкой. Эта операция осуществляется в пропиточных машинах вертикального и горизонтального типа. Методом пропитки получают, декоративные пленки (мочевиномеламиновые), а также полотнища на основе стеклянных, асбестовых и хлопчатобумажных тканей, из которых в дальнейшем получают текстолиты.

Литье. Различаются два вида литья: простое в формы и под давлением. При простом литье жидкая композиция или расплав заливаются в формы (подогреваемые) и отвердевают в результате реакций полимеризации, поликонденсации. Примером служат получение органического стекла и декоративных изделий из полиметилметакрилата. Охлаждением расплава при простом литье получают некоторые простейшие изделия из полиамидов

Литье под давлением применяется при изготовлении изделий из термопластов. Полимер нагревается до вязкотекучего состояния в нагревательном цилиндре литьевой машины (рис. 8  ) и плунжером впрыскивается в разъемную форму, охлаждаемую водой.

Давление, под которым впрыскивается расплав, может достигать 20 МПа. Таким способом изготовляют изделия из полистирола (плитки для стен), ПВХ, полиэтиленовые трубы (центробежное литье). Литье под давлением отличается быстротой цикла, при этом виде переработки операции автоматизированы.

 

 

 

 

Рис 8   . Схема работы машины для литья под давлением:

а) плавление и пластификация массы; 1-поршень;2- загрузочный бункер;3- обогреватели цилиндра; 4- цилиндр; 5-разъемная форма; б) впрыскивание массы в форму и выдержка; в) размыкание формы

 

Формованием называют переработку листовых, пленочных, трубчатых пластмассовых заготовок с целью придания им более сложной формы и получения готовых изделии. Формование производят в основном при нагревании. К главным методам формования из листов относят штампование, пневмоформование и вакуум-формование.

При штамповании из листов вырезают заготовки, нагревают их, помещают в пресс-форму между матрицей и пуансоном и сжимают под давлением до 1 МПа. Таким путем изготовляют детали канализационных систем из винипласта, световые колпаки из оргстекла для покрытий промышленных зданий, профильные детали из текстолитов для строительных конструкций.

При пневмоформовании лист закрепляют по контуру матрицы и нагревают до слабого провисания. Затем нагретым воздухом, сжатым до 7-8 МПа, прижимают лист к поверхности матрицы. Разновидностью этого способа является свободное выдувание. Таким способом получают световые колпаки, емкости, кольца из полиакрилатов, детали вентиляционных систем и химически стойкой аппаратуры из поливинилхлорида.

При вакуум-формовании лист закрепляют по контуру полой формы, нагревают и создают разрежение в полости. Под влиянием атмосферного давления лист прижимается к поверхности формы. Таким путем изготовляют детали санитарно-технического оборудования из ударопрочного полистирола, полиакрилатов, виниловых полимеров.

Напыление - способ нанесения на поверхность порошкообразных полимеров, которые, расплавляясь, прилипают к ней, а при охлаждении образуют прочную пленку покрытия. Различают газопламенное, вихревое и псевдосжиженное напыление. При газопламенном напылении порошок полимера (полиэтилен, полиамид, поливинилбутироль), проходя через пламя, расплавляется и, падая на поверхность каплями, прилипает, образуя слой нужной толщины.

Сварка и склеивание служат для соединения заготовок из пластмасс для получения изделий заданной формы. Сварку применяют для соединения термопластических пластмасс - полиэтилена, поливинилхлорида, полиизобутилена и др. По способу нагревания соединяемых концов различают сварку воздушную (нагретым воздухом), высокочастотную, ультразвуковую, радиационную, контактную (рис.   ).

Рис.9.   Сваривание пластмасс:

 а - контактное ; б - с радиационным прогревом; в - горячим воздухом; г - с высокочастотным нагревом; д - фрикционное; в - ультразвуком.

 

Склеивание применяют для соединения как термопластичных, так и термореактивных пластмасс. В простейшем случае клеем для термопластичных пластмасс может служить органический растворитель, вызывающий набухание стыкуемых концов деталей и их слипание при сжатии. Чаще же используют специальные клеи. В зависимости от условий производства и требуемой скорости соединения применяют клеи холодного и горячего отверждения.

Вспенивание - метод изготовления пористых звукотеплоизоляционных и упругих герметизирующих пластмасс. Пористая структура пластмасс получается в результате вспенивания жидких или вязкотекучих композиций под влиянием газов, выделяющихся при реакции между компонентами или при разложении специальных добавок (порофоров) от нагревания. Вспенивание веществ - стабилизаторов пены путем нагнетания или растворения в полимере газообразных и легко испаряющихся веществ.

Вспенивание может происходить в замкнутом объеме под давлением и без давления, а также в открытых формах или на поверхности конструкции.

 

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными представителями пластмасс, применяемых для возведения несущих, ограждающих и других строительных конструкций, являются древесно-слоистые пластики и стеклопластики, полимерные бетоны. К полимерным материалам для ограждающих конструкции можно отнести также древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, фанеру и фанерные изделия.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) — материалы, изготавливаемые в виде листов и плит горячим прессованием пакетов древесного шпона, пропитанного полимером. Технология производства ДСП включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимером, сушку и сборку шпона в пакеты, прессование и обрезку. Шпон получают с помощью лущильных станков из распаренных кряжей березы, ольхи и бука. Толщина листов шпона в зависимости от настройки лущильного станка может колебаться от 0,5 до 2,5 мм. Ленту шпона разрезают на листы квадратной или прямоугольной формы, которые сушат в роликовых сушилках до влажности 9—12 %.

Связующим для ДСП служат резольные фенолформальдегидные или фенолокарбамидно-формальдегидные полимеры. Для пропитки используют разбавленные 28— 36%-ные или концентрированные 50—55%-ные растворы полимеров. Шпон, уложенный в специальные кассеты или контейнеры, пропитывают в ваннах полимерным раствором. Глубокая пропитка достигается под давлением 0,4—0,5 МПа в автоклаве. Пропитанный полимерным раствором шпон сушат в камерных или конвейерных сушилках при 80—90°С для удаления воды и растворителей и направляют на сборку в пакеты.

Применяют несколько схем укладки листов шпона в зависимости от требуемых свойств ДСП: одинаковое расположение волокон в смежных слоях, перпендикулярное, смешанное. Существенная анизотропия свойств материала достигается при одинаковом расположении волокон в смежных слоях, и наоборот, одинаковые механические свойства в разных направлениях обеспечиваются при взаимно перпендикулярном расположении волокон. Прессуют собранные пакеты на многоэтажных гидравлических прессах, обогреваемых паром при давлении 15—16 МПа и температуре 140—150 °С.

Древесно-слоистые пластики по основным физико-механическим свойствам  превосходят исходную древесину и используются для изготовления несущих конструкций, перегородок, опалубки.

 

Таблица.1    Основные физико- механические свойства древесно-слоистых пластиков

 

Свойства	Нормы для ДСП
	При смешанном расположении волокон шпона	При взаимно перпендикулярном расположении волокон шпона
Плотность, кг/м3	1300	1250-1280
Влажность, %, не более	7	8
Водопоглощение за 24 часа, не более	1-3	5-15
Набухание, % объема, не более	22	-
Предел прочности, МПа: -при сжатии вдоль волокон -при растяжении вдоль  волокон	155-160   220-260	120-125   110-140
Ударная вязкость вдоль волокон, кДж/м2	70-80	25-30

 

Древесностружечными плитами называют листовые материалы, которые получают горячим прессованием древесных стружек, пропитанных полимером. В процессе горячего прессования стружки уплотняются, а полимер из вязкотекучего состояния превращается в твердое, склеивая при этом наполнитель в монолит. Древесностружечные плиты изготовляют из древесины хвойных и лиственных пород. В качестве связующего для изготовления плит применяют высококачественную карбамидную смолу. Для придания ей повышенной водостойкости в стружку вводят парафиновую эмульсию, для большей биостойкости — антисептики (например, пентахлорфенол), а для огнестойкости—антипирены (сульфат или фосфат аммония и др.).